神農(nóng)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)改造實踐

張 亮

（山西煤炭運銷集團神農(nóng)煤業(yè)有限公司，山西 高平 046700）

隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)要求的提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)成為煤礦日常安全管理和災害防治不可或缺的安全裝備[1-4]。

1 監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

神農(nóng)煤業(yè)現(xiàn)開采15 號煤層，自燃傾向性質(zhì)為自燃，煤塵無爆炸性。礦井現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)為KJ90NB 系統(tǒng)，在地面監(jiān)控室安裝一用一備兩臺主機，故障時可自動進行切換，并進行聲光同步報警。系統(tǒng)主要對礦井各主要生產(chǎn)、運輸環(huán)節(jié)的瓦斯?jié)舛?、一氧化碳濃度、風速、溫度、設備啟停情況進行監(jiān)測監(jiān)控并預警。

根據(jù)國家和山西省煤礦安全監(jiān)察局相關(guān)文件要求，神農(nóng)煤業(yè)目前的KJ90NB 型安全監(jiān)控系統(tǒng)在傳感器數(shù)據(jù)傳輸方式、硬件設備的抗電磁干擾能力、傳感器的防護等級、多網(wǎng)多系統(tǒng)融合、傳感器技術(shù)及裝備等方面均存在較大的差距，需對其監(jiān)控設備進行全部更換。

2 系統(tǒng)改造方案

2.1 系統(tǒng)改造

神農(nóng)煤業(yè)本次監(jiān)測系統(tǒng)采用全新KJ160X 安全監(jiān)控系統(tǒng)，傳感器與分站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)+CAN 總線傳輸，分站與基站之間采用以太網(wǎng)光通信傳輸；采用地面融合方式，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的融合；系統(tǒng)采用架構(gòu)簡單的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。本次系統(tǒng)升級改造屬于全部更換改造類型，要更換內(nèi)容包含：機房設備及軟件、傳感器、分站、基站環(huán)網(wǎng)、斷電控制器。

2.2 升級后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

KJ160X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式處理模式，設計為分層結(jié)構(gòu)，操作性強，易于管理維護，其系統(tǒng)拓撲圖如圖1 所示，具體如下。

（1）地面監(jiān)控中心站，采用全網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，對整個安全監(jiān)控系統(tǒng)各終端設備以及其監(jiān)測收集到的數(shù)據(jù)進行匯總、分析處理，并可對收集到的數(shù)據(jù)進行存儲、顯示、傳輸、共享，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對各終端設備的實時控制；其網(wǎng)絡終端可以進行數(shù)據(jù)的異地共享，礦井的安全生產(chǎn)信息可以通過文本、圖形顯示，并可形成數(shù)據(jù)報表。

（2）KT137-F1 礦用本安型基站組成千兆環(huán)網(wǎng)，完成與KJ160X-F 礦用分站、地面監(jiān)控中心及數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)通訊。

（3）KJ160X-F 礦用分站，對其所監(jiān)測的各傳感器的數(shù)據(jù)進行采集和預處理，并進行分類整理顯示，同時對異常數(shù)據(jù)進行報警提示和斷電控制；并可實現(xiàn)與KT137-F1 礦用本安型基站的數(shù)據(jù)通訊、所接傳感器的集中供電。

（4）礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的終端設備由各類傳感器和斷電控制器組成，也是完成數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報警和執(zhí)行控制指令的設備，其安全可靠運行是整個安全監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的保障。

圖1 KJ160X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 升級后系統(tǒng)主要技術(shù)指標

（1）最大監(jiān)控容量

系統(tǒng)最多可接入分站64 臺，最多支持1 條以太網(wǎng)光環(huán)路（千兆光環(huán)網(wǎng)），系統(tǒng)最大測點容量為1600 個（包括模擬量、開關(guān)量、控制量）。每臺KT137-F1 礦用本安型基站具有3 條千兆以太網(wǎng)光支路和4 條百兆以太網(wǎng)光支路，每臺基站最大允許接入4 臺分站（百兆光支路）。每臺KJ160X-F 礦用分站最大允許接入測點容量為25 個。分站具有2路CAN 支路，1 路RS485 支路。每1 路CAN 支路最大允許接入測點容量為10 個，2 路CAN 支路共計最大允許接入測點容量為20 個，RS485 支路最大允許接入測點容量為5 個。

（2）靜電抗擾度

系統(tǒng)中各級設備均能滿足國家相關(guān)標準監(jiān)測要求，評價等級達到A，各單機設備能夠正常運行，數(shù)據(jù)通信和控制功能正常，沒有誤報警、誤動作、顯示亂碼等現(xiàn)象。

2.4 主要設備

本次安全監(jiān)控系統(tǒng)改造的主要設備有KDW660-19B 礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源，KDG0.3-660礦用隔爆兼本質(zhì)安全型斷電控制器，GFW15X 礦用風速、風向傳感器，GKT5L（A）設備開停傳感器，GWD50（A）溫度傳感器，GTH500（A）一氧化碳傳感器，GPD5（A）礦用壓力傳感器，GFK50（A）風門開閉傳感器，GJC4（A）低濃度甲烷傳感器，GCG1000 粉塵濃度傳感器，GQL5 礦用煙霧傳感器，GRY5-25（A）煤礦用二氧化碳氧氣傳感器，GJJ100 煤礦用激光甲烷傳感器，GFT10（A）礦用風筒風量開關(guān)傳感器，KJ160X-F 礦用分站，F(xiàn)YF5遙控發(fā)送器，GJJ100W 礦用無線激光甲烷傳感器，KT137-F1 礦用本安型基站等。

3 系統(tǒng)功能

神農(nóng)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后，具有如下功能：

（1）傳輸數(shù)字化。系統(tǒng)監(jiān)控室的主機、機房基站和井下基站三者之間采用光纜通過網(wǎng)絡實現(xiàn)千兆連接，井下基站和各分站之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)百兆連接，各分站和各類傳感器之間采用通信電纜實現(xiàn)CAN 總線連接。

（2）抗電磁干擾能力。各類分站和傳感器均能通過相關(guān)檢測，評價等價為A。

（3）報警、斷電控制功能。通過設置不同警報級別的瓦斯?jié)舛取⒊迺r間、范圍等參數(shù)，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的分級響應；并可根據(jù)礦井巷道布置、各點瓦斯涌出關(guān)系，實現(xiàn)邏輯報警；同時系統(tǒng)可根據(jù)報警情況實現(xiàn)實時控制，就地斷電，并根據(jù)瓦斯涌出和超限發(fā)展趨勢，對整個影響區(qū)域進行斷電，實現(xiàn)區(qū)域斷電。

（4）自診斷、自評估功能。該系統(tǒng)能夠進行自行診斷、評估，對各類傳感器、控制器、斷電器等設備在安裝使用過程中存在的問題進行自我診斷，預先發(fā)現(xiàn)問題，及時報警提示維護。

（5）數(shù)據(jù)應用分析功能。系統(tǒng)可對各種錯誤數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)進行分析，并具備大數(shù)據(jù)分析功能，對瓦斯涌出等進行預測預警，且可與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)檢查分析工具對接數(shù)據(jù)。

（6）應急聯(lián)動。礦井出現(xiàn)各類安全預警后，可根據(jù)危險等級控制礦井斷電，并與礦井人員定位和通信系統(tǒng)進行聯(lián)通，對處于危險區(qū)的人員進行報警，通知其撤離。

4 結(jié)語

神農(nóng)煤業(yè)通過安全監(jiān)控系統(tǒng)改造，采用了全新KJ160X 安全監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，易于維護；不僅實現(xiàn)了傳輸數(shù)字化，且系統(tǒng)具有抗電磁干擾能力，報警、斷電控制功能，自診斷、自評估功能，數(shù)據(jù)應用分析以及應急聯(lián)動功能，有效提升了礦井安全生產(chǎn)保障能力，滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的需要。